[转帖]利用MSP430设计数字温度计

这份应用报告介绍了一种应用MSP430微控制器上定时器端口模块的数字温度计设计。

Brian Merritt
Texas Instruments

本文讲述一种使用MSP430x3xx微控制器定时器端口模块中的斜率ADC功能的数字温度计。这篇文章可作为一个参考，介绍如何将阻性传感器和参考电阻与定时器模块相连。所有的MSP430x3xx器件均含有定时器端口模块，在实际应用中该模块可以连接多个阻性传感器和参考电阻，而闲置的引脚则可用作独立输出。总体说来，MSP430还具有以下主要特点：
超低功耗(电流仅0.1-400μA)
高性能处理器
外围功能强
配有闪速器件和低成本在线仿真器

MSP430超低功耗微控制器简介

MSP430是一种16位RISC微控制器，具有先进的时钟和设计特性以及高度正交指令结构，因而处理内核功能强大并且非常灵活。这些特性使得MSP430在一般的3V系统中，工作模式下电流只有400μA，待机模式下仅有2μA，而待机时最多只要6秒就可以进入完全同步工作状态。MSP430系列内的其他器件还含有多种形式外围模块组合结构，可提高系统的集成度。图1是MSP430x32x的结构框图。

硬件连接

硬件连接电路包括一个简单的热敏电阻(Radio Shack #271-110)、一个10kΩ参考电阻和一个0.1μF电容，这些元件都直接连到MSP430上，如图2所示，如果要显示测量的读数还可以接一个LCD显示器。

该电路测量时先将电容充电到约Vcc时，再通过参考电阻放电，同时计算该过程内部时钟周期的次数直到CIN输入变低。然后电容再次充电到接近Vcc，并通过热敏电阻放电，同时记下所需的内部时钟周期数。通过将热敏电阻放电所需的时钟周期数和已知阻值的参考电阻放电所用周期数的比值乘以参考电阻的阻值，就能确定热敏电阻的阻值。利用软件程序计算出热敏电阻的具体数值，它对应一个不同的温度，将此温度转化为华氏温度后就可显示到LCD上。尽管测量读数始终都在显示，但MSP430大部分时间处于第3类低功耗模式(LPM3)，所以这些时间可用于做其他测量、与别的元件通信或者进行计算。

温度测量中使用的三种元件可直接与Texas Instruments MSP430开发工具板(STK)或评估工具板(EVK)相连，其他连接包括LCD所需的电路在STK和EVK板上都已经有了。STK和EVK板上还带有基于MSP430x325器件的指令代码，这些代码经过精简完全可以装入512字节RAM存储器中，另外利用板上的接口还可以通过PC的串行口将代码调入RAM中。

定时器端口特性

定时器端口模块可支持多种热敏电阻与参考电阻配置结构。如果要在同一温度范围内做几个测量，可用几个热敏电阻而只需一个参考电阻。如果测量范围相差太远，传感器则要用不同的参考电阻(图3)。任何未用的引脚都可作为数字输出脚。定时器端口模块还有两个8位计数器，可以级连形成一个16位计数器，这些计数器在定时器端口未使用时也可作其他用途。

小结

MSP430x3xx微控制器上的定时器端口是一种多用途模块，它支持多种阻性传感器与参考电阻的组合形式，这些元器件可以直接接到定时器端口组成一个硬件连接很少的完整传感系统。这种将定时器端口模块、16位CPU以及超低功率结合在一起的设计，可以为用户提供极高的MIPS/W特性。